DE102020104764A1

DE102020104764A1 - Mobiler Kommissionierroboter und Verfahren zu seinem Betrieb

Info

Publication number: DE102020104764A1
Application number: DE102020104764.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Krumbholz; Sascha Brockel
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2021-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mobilen Kommissionierroboter (R) zur automatischen Kommissionierung von Objekten mit einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Lasthandhabungsmanipulator (M) mit einem Aufnahmewerkzeug (8) zur Aufnahme der Objekte und einem Hubhöhensensor (H) zur Messung der Hubhöhe des Lasthandhabungsmanipulators (M), sowie ein Verfahren zum Betreiben des mobilen Kommissionierroboters (R). Es wird vorgeschlagen, dass am Lasthandhabungsmanipulator (M) ein mit dem Lasthandhabungsmanipulator (M) in vertikaler Richtung (z) verfahrbarer, zweidimensional zeilenabtastender, 2D-Sensor (10) angeordnet ist, und der Hubhöhensensor (H) sowie der 2D-Sensor (10) mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung (D) in Wirkverbindung stehen, die dazu eingerichtet ist, aus den Sensordaten des Hubhöhensensors (H) und des 2D-Sensors (10) eine dreidimensionale 3D-Karte der Umgebung des Kommissionierroboters (R) zu erstellen.

Description

Die Erfindung betrifft einen mobilen Kommissionierroboter zur automatischen Kommissionierung von Objekten mit einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Lasthandhabungsmanipulator mit einem Aufnahmewerkzeug zur Aufnahme der Objekte und einem Hubhöhensensor zur Messung der Hubhöhe des Lasthandhabungsmanipulators, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Kommissionierroboters.
Unter Kommissionierung versteht man alle Methoden zur Zusammenstellung von bestimmten Objekten, insbesondere von Gütern in Warenlagern, aus einem bereitgestellten Gesamtsortiment. Dabei soll die Zusammenstellung aufgrund von Aufträgen, z.B. Kundenaufträgen oder Produktionsaufträgen erfolgen. In jüngster Zeit werden hierfür vermehrt automatische Systeme eingesetzt. Dabei werden z.B. Packstücke als zu kommissionierende Objekte von autonom betriebenen Transportfahrzeugen von einer Quellposition, z.B. einer Quellpalette, aufgenommen und auf einer auf dem Transportfahrzeug oder einem Begleitfahrzeug transportierten Zielpalette abgesetzt. Insbesondere werden hierzu mobile Kommissionierroboter verwendet, die die Packstücke selbstständig mittels Roboterarmen aufnehmen können. Diese Kommissionierroboter erhalten die Auftragsdaten wie Auftragsnummer, Koordinaten des Lagerortes, Stückzahl und Gewicht der Güter automatisch von einem Zentralrechner. Derartige Kommissionierroboter können z.B. bestimmte Regalfächer in Regallagern gezielt anfahren und das gewünschte Objekt mithilfe eines ein Aufnahmewerkzeug aufweisenden Greifsystems aus dem Regalfach entnehmen. Das Aufnahmewerkzeug kann als Greifer, beispielsweise als Adhäsionsgreifer oder Vakuumgreifer, ausgebildet sein.
Mobile Kommissionierroboter weisen einen Lasthandhabungsmanipulator auf, der meist einen Hubmast oder eine andere Hubeinrichtung zur vertikalen Positionierung des Greifers im Regal und auf der Zielpalette umfasst. Dabei werden für den vollautonomen, mobilen Kommissionierprozess häufig Sonderkinematiken des Roboterarms eingesetzt. Roboter mit Standardkinematiken (insbesondere 6-Achs-Industrieroboter) sind oftmals zu schwer, nicht für den mobilen Einsatz konzipiert und haben kinematische Einschränkungen, die einen Einsatz in diesem Gebiet erschweren. Vorteilhafter sind Roboterarme mit flachen Kinematiken, die an einem Hubmast vertikal verfahren werden können. Derartige Roboterarme weisen mehrere flach, d.h. horizontal, angeordnete Armelemente auf, die einen zylindrischen Greifraum aufspannen, der sich für das Arbeiten in engen Warenlagern bestens eignet.
Mobile Kommissionierroboter mit flachen Armkinematiken sind beispielsweise aus der DE 10 2017 129 468 A1 und der DE 10 2017 130 577 A1 bekannt.
In Warenlagern ändert sich das Umfeld bedingt durch den Warenumschlag sehr dynamisch. Insbesondere bei der Kommissionierung und der Zusammenstellung von Mischpaletten für Zielkunden werden ständig einzelne Pakete von den Quellpaletten im Regal entnommen und die Quellpaletten beim Nachschub dann durch neue, volle Paletten ersetzt, sobald diese leer sind. Dabei werden Warenlager häufig chaotisch betrieben, so dass nicht zwingend ein Produkt mit einer bestimmten Teilenummer einem bestimmten Regalfach zugeordnet ist. Hinzu kommt, dass es eine Vielzahl von Kommissionierpersonen oder Kommissionierrobotern, allgemein als Picker bezeichnet, gibt, die Mischpaletten zusammenstellen. Dementsprechend gibt es viele Zugriffe auf die Quellpaletten. Dabei ist es dem Picker selbst überlassen, welches der auf der Quellpalette befindlichen Pakete er pickt. Da die Quellpaletten üblicherweise sortenrein sind, ist es egal, welches der identischen Pakete einem Auftrag zugeordnet wird. Abgesehen von Bruch und Schwund ist es also vorhersagbar, wie viele Pakete noch auf der Quellpalette vorhanden sind, nicht aber in welcher Art und Weise sich die verbleibenden Pakete dort befinden. Dabei ist es nebensächlich, ob es sich um manuelle oder robotische Picker handelt, oder ob eine gemischte Lagerbewirtschaftung mit Kommissionierpersonen und Kommissionierrobotern vorliegt.
Eine Umfelderkennung ist also für den robotischen Picker und somit einen mobilen Kommissionierroboter insbesondere im Bereich der Quellpalette sehr entscheidend zur Orientierung.
Neben der Situation auf der Quellpalette ist auch die Position der Quellpalette selbst zunächst unbekannt. Zwar ist davon auszugehen, dass im Nachschubprozess die Palette am korrekten Regalplatz (Gang, Ebene, Platz) eines Regals abgestellt wurde.
Dieser Prozess ist jedoch toleranzbehaftet und die exakte Position ist unbekannt. Meist beträgt die lichte Weite zwischen zwei Regalständern 2,5 m bis 2,7 m bei einer Befüllung mit drei Paletten von je 0,8 m.
Ein zusätzlicher Aspekt ist die Positionierung des autonomen und mobilen Kommissionierroboters zum Regal. Auch hier entstehen mit heute gängigen Lokalisierungsverfahren, beispielsweise auf Basis von Laserscanner-Lokalisierung oder Funk-Lokalisierung, Toleranzen und Ungenauigkeiten bei der Positionierung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mobilen Kommissionierroboter der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben des Kommissionierroboters so auszugestalten, dass mit geringem Investitionsaufwand eine zuverlässige Umfelderkennung des Kommissionierroboters ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird beim Kommissionierroboter erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am Lasthandhabungsmanipulator ein mit dem Lasthandhabungsmanipulator in vertikaler Richtung verfahrbarer, zweidimensional zeilenabtastender, 2D-Sensor angeordnet ist, und der Hubhöhensensor sowie der 2D-Sensor mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung in Wirkverbindung stehen, die dazu eingerichtet ist, aus den Sensordaten des Hubhöhensensors und des 2D-Sensors eine dreidimensionale 3D-Karte der Umgebung des Kommissionierroboters zu erstellen.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass mit einem einfachen und kostengünstigen zweidimensional auflösenden Umgebungssensor, also einem 2D-Sensor, eine genaue 3D-Umfelderkennung möglich ist, wenn die Sensordaten des 2D-Sensors mit den Sensordaten eines Hubhöhensensors kombiniert werden. Dabei liefert der 2D-Sensor durch zeilenförmiges Abtasten der Umgebung eine zweidimensionale 2D-Karte. Als 2D-Sensor kann hierzu ein herkömmlicher zeilenabtastender Umgebungssensor, insbesondere ein Laserscanner, eingesetzt werden, der im Wesentlichen horizontal oder leicht geneigt gegen die Horizontale ausgerichtet sein kann. Beim vertikalen Verfahren des 2D-Sensors mit dem Lasthandhabungsmanipulator wird in der Datenverarbeitungseinrichtung jedem Höhensignal des Hubhöhensensors eine entsprechende 2D-Karte des 2D-Sensors zugeordnet. Durch die Nutzung der Hubbewegung des Lasthandhabungsmanipulators kann somit aus den von dem 2D-Sensor gelieferten 2D-Karten eine 3D-Punktewolke erzeugt werden. Geht man von einem üblichen Koordinatensystem mit den Koordinaten x (Länge), y (Breite), z (Höhe) aus, so liefert also der 2D-Sensor die x- und y- Ebene als Scanebene, während der Hubhöhensensor das für eine dreidimensionale Darstellung fehlende z- Signal und somit das Höhensignal liefert. Durch einmaliges vertikales Verfahren des 2D-Sensors kann somit ein komplettes dreidimensionales Abbild der Umgebung, also eine 3D-Karte, erstellt werden.
Da mobile Kommissionierroboter typischerweise bereits über einen Hubhöhensensor verfügen, müssen erfindungsgemäß lediglich ein zusätzlicher 2D-Sensor am Lasthandhabungsmanipulator und eine entsprechende Datenverarbeitungseinrichtung installiert werden. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass ein 2D-Sensor wesentlich kostengünstiger ist als die bei herkömmlichen Systemen zur Umfelderkennung üblicherweise zum Einsatz kommenden 3D-Sensoren. Darüber hinaus haben 3D-Sensoren gegenüber 2D-Sensoren die Nachteile, dass sie über eine geringere Auflösung und einen kleineren Öffnungswinkel verfügen. Erfindungsgemäß kann auf diese teuren und nachteiligen 3D-Sensoren verzichtet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Lasthandhabungsmanipulator einen vertikal ausgerichteten Hubmast und einen daran höhenbeweglich angebrachten, horizontal ausgerichteten Roboterarm mit mehreren vom Hubmast ausgehend aneinander gereihten Armelementen mit aufsteigender Nummerierung auf. Die Armelemente verfügen über Armgelenke mit vertikalen Armgelenksdrehachsen. Das letzte am äußeren Reihenende angeordnete Armelement ist mit dem Aufnahmewerkzeug verbunden. Der 2D-Sensor ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt am ersten, hubmastnahen Armelement angeordnet. Aufgrund dieser Einbauposition kann der 2D-Sensor direkt mit dem ersten Armelement am Hubmast vertikal verfahren werden, so dass der 2D-Sensor zusammen mit dem Roboterarm in vertikaler Richtung verfahren werden kann und somit mit dem 2D-Sensor eine 3D-Karte der Umgebung erzeugt werden kann.
Dabei ist der 2D-Sensor zweckmäßigerweise am hubmastfernen Ende des ersten Armelements angeordnet. Dadurch kann der 2D-Sensor den vor dem ersten Armelement liegenden Bereich ohne Abschattung durch das erste Armelement erfassen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass jeweils das Armelement mit der nachfolgenden Nummerierung in vertikaler Richtung oberhalb des Armelements mit der vorhergehenden Nummerierung angeordnet ist. Die Anordnung des 2D-Sensors am ersten, also dem untersten Armelement ermöglicht somit eine freie Sicht ohne Abschattungen durch die anderen Armelemente. Dabei ist der 2D-Sensor bevorzugt derart am untersten Armelement positioniert, dass die Scanebene des 2D-Sensors unterhalb des Aufnahmewerkzeugs hindurchschauen kann. Diese Anbauposition gewährleistet, dass das Sichtfeld des 2D-Sensors unabhängig von der Arm- oder Greiferposition nicht verschattet ist. Durch die nach oben hin gestaffelte Reihung der Armelemente kann der Lasthandhabungsmanipulator insgesamt auch weiter nach unten verfahren werden, um niedrig positionierte Objekte greifen zu können.
Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass der Lasthandhabungsmanipulator einen 6-Achsen-Roboterarm umfasst, wobei das Aufnahmewerkzeug am offenen Ende des Roboterarms angeordnet ist. Hierfür kann beispielsweise ein üblicher 6-Achsen-Industrieroboter verwendet werden, der auf einer mobilen Plattform angebracht ist.
Vorteilhaft ist bei allen Varianten, dass der 2D-Sensor derart am Lasthandhandhabungsmanipulator angeordnet ist, dass der 2D-Sensor in Richtung auf das Aufnahmewerkzeug ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist der Bereich um das Aufnahmewerkzeug und somit der Greifbereich im Erfassungsgebiet des 2D-Sensors, so dass eine sichere Orientierung des mobilen Kommissionierroboters beim Greifen der Objekte gewährleistet ist.
Um ein möglichst großes Erfassungsgebiet des 2D-Sensors zu erreichen, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der 2D-Sensor eine Abtastebene mit einem Öffnungswinkel von mindestens 180°, insbesondere 250° bis 300°, aufspannt. Beispielsweise können hierfür handelsübliche Laserscanner mit einem Öffnungswinkel von 270° verwendet werden. Der Blindbereich, also beispielsweise im Falle eines Öffnungswinkels von 270° der Bereich der verbleibenden 90°, wird sinnvollerweise nach hinten, insbesondere zum Hubmast hin, ausgerichtet, da dieser Bereich für die Orientierung und die Umfelderkennung des mobilen Kommissionierroboters nicht interessant ist. Interessant sind für die Umfelderkennung vor allem die Bereiche links und rechts des Kommissionierroboters, wo sich zum Beispiel Regale mit Quellpaletten befinden, und gerade vor dem Kommissionierroboter, wo sich zum Beispiel eine Zielpalette befindet.
Durch den großen Öffnungswinkel des 2D-Sensors können Regale auf beiden Seiten eines Regalganges mit einem Scan aufgenommen werden. Auch beim so genannten z-Picken, also dem Picken von beiden Seiten des Regalganges, ist somit auf jeden Fall die Quellpalette im Sichtfeld des 2D-Sensors. Außerdem ist aufgrund des großen Öffnungswinkels auch eine Zielpalette, die vor dem Kommissionierroboter steht, im Sichtfeld des 2D-Sensors und kann entsprechend von der Datenverarbeitungseinrichtung analysiert werden.
Im einfachsten Fall ist die Abtastebene des 2D-Sensors horizontal ausgerichtet. Der 2D-Sensor liefert somit beim vertikalen Verfahren des 2D-Sensors mit dem Lasthandhabungsmanipulator übereinanderliegende horizontale zweidimensionale Schnitte (2D-Karten), die gemeinsam mit den Höhensignalen des Hubhöhensensors nach Auswertung in der Datenverarbeitungseinrichtung ähnlich wie bei einem Computertomographen ein 3D-Bild ergeben.
Häufig stehen Quellpaletten auf dem Boden eines Warenlagers. Wenn der 2D-Sensor am ersten Armteil und damit oberhalb der Fahrzeugplattform des Kommissionierroboters angebracht ist, kann bei einer horizontalen Abtastebene (Scanebene) des 2D-Sensors die auf dem Boden stehende Quellpalette möglicherweise nicht erfasst werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Lasthandhabungsmanipulator und damit der 2D-Sensor nicht weit genug abgesenkt werden kann.
Daher ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Abtastebene, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, gegen die Horizontale nach unten geneigt ausgerichtet ist. Auf diese Weise kommen auch auf dem Boden eines Warenlager stehende Quellpaletten ins Sichtfeld des 2D-Sensors.
Denkbar ist es auch, dass der 2D-Sensor um die Fahrzeuglängsache gedreht bzw. gekippt ist, wodurch die Abtastebene des 2D-Sensors seitlich schräg nach unten gekippt ist. Auf diese Weise kommt ebenfalls eine auf dem Boden eines Warenlagers stehende Quellpalette ins Sichtfeld des 2D-Sensors.
Nachteilig kann bei einer fest eingestellten Schrägstellung der Abtastebene des 2D-Sensors sein, dass eine Ausrichtung hin zu einer Gangseite des Regalgangs vorliegt. Somit ist ein z-Picken erschwert oder nicht mehr möglich. Dem kann man begegnen, indem man den 2D-Sensor aktiv kippt. Daher ist vorzugsweise ein Antrieb vorgesehen, der den Sensor nach links und rechts um die Fahrzeuglängsachse oder die vertikale Achse kippen bzw. drehen kann. Dieses Kippen sollte dabei sensorisiert werden. Hierfür können Endlagenüberwachungseinrichtungen oder Kippwinkelüberwachungseinrichtungen vorgesehen sein, um nach wie vor die erzeugte 3D-Punktwolke in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters umrechnen zu können.
Die Neigung beziehungsweise Schrägstellung der Abtastebene des 2D-Sensors hat folgende Vorteile:

Auch die auf dem Boden des Warenlagers stehende Quellpalette ist in der erstellten 3D- Karte vorhanden und kann durch entsprechende Bildverarbeitung als solche identifiziert und lokalisiert werden. Diese Informationen können zur Kollisionsvermeidung genutzt werden, indem nur der Bereich oberhalb der Palette als zu befahrender Bereich freigegeben wird. Unter Umständen stehen die Quellpaletten so dicht im Regal aneinander, dass sie sich sogar berühren. Dann ist durch Erkennen der Palette selbst eine Vereinzelung der Quell-Ladungsträger (Pakete) möglich. Rein durch Abscannen der Pakete wäre dies bei sich berührenden Paletten nicht möglich. Die Palette kann jedoch aufgrund ihrer Charakteristik erkannt und von einer daneben stehenden Palette separiert werden.

Die Pakete auf der Quellpalette werden auch von oben abgetastet. Damit erhöht sich die Genauigkeit, weil bei einer horizontal ausgerichteten Abtastebene die Oberseite der Pakete nicht sichtbar wäre.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der 2D-Sensor anstelle einer Abtastebene eine kegelmantelförmige Abtastfläche aufspannt. Der 2D-Sensor weist hierbei bevorzugt eine schräg nach unten verlaufende kegelmantelförmige Abtastfläche und somit ein schräg nach unten verlaufendes kegelmantelförmiges Scanfeld auf. Dabei ist der Winkel der kegelmantelförmigen Abtastfläche vorteilhafterweise so eingestellt, dass in der untersten Position des 2D-Sensors eine auf dem Boden stehende Quellpalette noch sichtbar ist und somit identifiziert und lokalisiert werden kann.
Als 2D-Sensor kommen generell alle denkbaren zeilenabtastenden Umgebungssensoren in Betracht. Hierzu zählen Utraschall-, Radar- und Lichtsensoren, insbesondere Laserscanner. Um einen möglichst geringen Zeilenabstand und damit eine hohe Auflösung zu erreichen, ist der 2D-Sensor besonders bevorzugt als Laserscanner ausgebildet.
Um eine kegelmantelförmige Abtastfläche erzeugen zu können, weist der Laserscanner zweckmäßigerweise einen rotierenden Spiegel auf, dessen Anstellwinkel so einstellbar ist, dass bei Rotation des Spielgels eine kegelmantelförmige Abtastfläche aufgespannt wird.
Um ein korrektes 3D-Abbild der Umgebung im Koordinatensystem des Kommissionierroboters zu erzeugen, ist die Datenverarbeitungseinrichtung für die Fälle einer Neigung oder Schrägstellung der Abtastebene oder einer kegelmantelförmigen Ausbildung der Abtastfläche dazu eingerichtet, durch eine Transformation die erstellte 3D-Karte in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters zu überführen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Kommissionierroboters.
Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der 2D-Sensor mit dem Lasthandhabungsmanipulator vertikal verfahren wird und in der Datenverarbeitungseinrichtung jeder gemessenen Hubhöhe eine korrespondierende 2D-Karte aus den Sensordaten des 2D-Sensors zugeordnet wird und daraus ein dreidimensionales Abbild der Umgebung des Kommissionierroboters als 3D-Karte erzeugt wird.
Um die 3D-Karte lagerichtig in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters zu überführen, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die vom 2D-Sensor bei Drehung des Lasthandhabungsmanipulators um die vertikale Achse erzeugte 3D-Karte mittels eines in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeicherten Berechnungsprogramms durch Drehung um den Drehwinkel des Lasthandhabungsmanipulators in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters umgerechnet wird. Die erzeugte 3D-Karte kann somit in einfacher Weise in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters umgerechnet werden, indem die beispielsweise mittels eines entsprechenden Sensors bekannte Rotationsposition des Lasthandhabungsmanipulators um die vertikale Achse berücksichtigt wird und die erzeugte 3D-Karte entsprechend rotiert wird.
Außerdem wird die vom 2D-Sensor mit geneigter oder schräggestellter Abtastebene oder kegelmantelförmiger Abtastfläche erzeugte 3D-Karte vorzugsweise mittels eines in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeicherten Berechnungsprogramms durch Transformation in ein horizontales 2D-Sensor-Koordinatensystem umgerechnet.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird das Sensorsystem bestehend aus dem Hubhöhensensor und dem 2D-Sensor mit einer Bildverarbeitung kombiniert. Hierzu ist in der Datenverarbeitungseinrichtung ein Bildverarbeitungsprogramm gespeichert, das eine Verwertung und Aufbereitung der Sensordaten als Bilddaten und eine Extrahierung von Einzelheiten ermöglicht.
Verfahrensseitig wird hierzu in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Bildverarbeitung durchgeführt, mit der Veränderungen in der Umgebung des Kommissionierroboters, insbesondere Kollisionsgefahren, Veränderungen von Stapelmustern und Stapelhöhen von Objekten auf Quell- oder Zielpaletten, und Veränderungen im Bearbeitungsstatus in Echtzeit erkannt werden. Mit einem entsprechenden Bildverarbeitungsprogramm können aus den 2D-Karten jeder Scan-Ebene des 2D-Sensors und/oder aus der erzeugten 3D-Punktewolke entsprechende Daten extrahiert werden.
In der Datenverarbeitungseinrichtung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Bildverarbeitung durchgeführt werden, mit der Quell- und/oder Zielpaletten erkannt und lokalisiert werden und daraus ein für den Lasthandhabungsmanipulator erlaubter Bewegungsraum oberhalb der Quell- und/oder Zielpaletten vorgegeben wird. Der Raum außerhalb des Bewegungsraums kann damit gesperrt werden. Hierdurch wird eine einfache Kollisionsvermeidung mit den von dem 2D-Sensor gelieferten Daten und der daraus erzeugten 3D-Karte ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird mit dem Wissen über die Quellpalette aus der erzeugten 3D-Karte das höchste Paket auf der Quellpalette ermittelt und wird eine Zielhubhöhe zum Verfahren des Lasthandhabungsmanipulators vorgegeben. Hierdurch wird mit den von dem 2D-Sensor gelieferten Daten ermöglicht, den Lasthandhabungsmanipulator in schneller Weise auf eine Zielhubhöhe zu verfahren, um das höchste Paket auf der Quellpalette aufnehmen zu können, wodurch der Aufnahmeprozess eines Paketes auf der Quellpalette in schneller Weise ermöglicht wird.
In der Datenverarbeitungseinrichtung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Bildverarbeitung durchgeführt werden, mit der die Position eines mit dem Lasthandhabungsmanipulator aufgenommenen Paketes ermittelt wird und mit der Aufnahmewerkzeugposition verglichen wird, wobei die beim Aufnahmeprozess des Paketes entstandene Abweichung zwischen dem aufgenommenem Paket und der Aufnahmewerkzeugposition ermittelt wird und diese Abweichung beim Ablageprozess des Paketes auf der Zielpalette berücksichtigt wird. Hierdurch wird mit den von dem 2D-Sensor gelieferten Daten und der daraus erzeugten 3D-Karte ermöglicht, die Position des mit dem Aufnahmewerkzeug aufgenommenen Paketes mit der Aufnahmewerkzeugposition (Tool Center Point TCP), die in der Datenverarbeitungseinrichtung bekannt ist, zu vergleichen und damit beim Greifprozess entstandene Toleranzen zwischen dem aufgenommenem Paket und der Aufnahmewerkzeugposition zu ermitteln. Eine entstandene Fehlpositionierung des Paketes am Aufnahmewerkzeug kann damit herausgerechnet werden und beim Ablageprozess des Paketes auf der Zielpalette entsprechend korrigiert werden.
In der Datenverarbeitungseinrichtung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Bildverarbeitung durchgeführt werden, mit der das Ablagemuster auf der Zielpalette vermessen wird und mit einem errechneten Packmuster verglichen wird, wobei eine Abweichung zwischen vermessenem Packmuster und errechnetem Packmuster ermittelt wird und diese Abweichung beim Ablageprozess des Paketes auf der Zielpalette berücksichtigt wird. Hierdurch wird mit den von dem 2D-Sensor gelieferten Daten und der daraus erzeugten 3D-Karte ermöglicht, die Situation (Stapelmuster / Packpattern) auf der Zielpalette zu erkennen, um das auf der Zielpalette gebaute Packmuster zu verifizieren. Das Packmuster ist zwar bekannt - da es rein robotisch gebaut wurde - , könnte aber durch Setzungen oder auch durch Erschütterungen während der Fahrt des mobilen Kommissionierroboters verändert sein. Damit kann die exakte Ablageposition für ein auf der Zielpalette abzulegendes Paket ermittelt werden.
Dabei bietet die Bildverarbeitung somit folgende Vorteile:

Es kann die Infrastruktur zur Kollisionsvermeidung erkannt werden. So können zum Beispiel vertikale Regalständer und horizontale Regaltraversen des Regals als Hindernisse identifiziert werden.

Außerdem kann die Situation auf der Quellpalette zur Kollisionsvermeidung mit Paketen auf der Quellpalette erkannt werden. Gleiches gilt für benachbarte oder dahinter stehende Paletten und deren Pakete.
Auch Stapelmuster können auf der Quellpalette erkannt, so dass eine virtuelle Vereinzelung der Pakete ermöglicht wird. Beispielsweise können durch Kantenerkennung einzelne Pakete identifiziert werden. Somit kann entschieden werden, welches Paket gegriffen werden soll.
Darüber hinaus kann die maximale Stapelhöhe von Paketen auf der Quellpalette erkannt werden. Idealerweise läuft diese Auswertung in Echtzeit, so dass die Hubbewegung des Hubmastes gestoppt werden kann, sobald die höchste Ebene erkannt wurde. Somit geht keine Zykluszeit verloren. Das Aufnahmewerkzeug muss dann nicht zum Greifen des Paketes wieder nach unten gefahren werden.
Es kann auch die Situation auf der Zielpalette zur Kollisionsvermeidung mit Paketen auf der Zielpalette erkannt werden.
Ebenso kann die Situation (Stapelmuster / Packpattern) auf der Zielpalette erkannt werden, um das dort gebaute Packmuster zu verifizieren. Das Packmuster ist zwar bekannt - da es rein robotisch gebaut wurde - , könnte aber durch Setzungen oder auch durch Erschütterungen während der Fahrt des mobilen Kommissionierroboters verändert sein. Damit kann die exakte Ablageposition für ein auf der Zielpalette abzulegendes Paket ermittelt werden.
Sobald das Paket mit dem Aufnahmewerkzeug gegriffen wurde, kann durch wiederholtes Auslesen des 2D-Sensors und entsprechende Verarbeitung der Daten in der Datenverarbeitungseinrichtung der Greifstatus des Paketes überprüft werden, beispielsweise kann überprüft werden, ob das Paket gegriffen ist oder nicht. Entsprechend könnte auch darauf reagiert werden, wenn das Paket vom Aufnahmewerkzeug abfällt.
Außerdem können nach dem Greifen des Pakets mit dem Aufnahmewerkzeug durch entsprechende Datenverarbeitung der Sensordaten drei Eckpunkte des Paketes und zwei Kanten des Paketes detektiert werden. Damit kann die Positionierung des Paketes im Sensor-Koordinatensystem und durch entsprechende Umrechnung die Positionierung im Kommissionierroboter-Koordinatensystem ermittelt werden. Ein Zentralsystem kann diese Position mit der Aufnahmewerkzeugposition (Tool Center Point TCP) vergleichen und damit beim Greifprozess entstandene Toleranzen ermitteln. Eine entstandene Fehlpositionierung des Paketes am Aufnahmewerkzeug kann damit herausgerechnet werden und beim Ablegeprozess des Paketes auf der Zielpalette entsprechend korrigiert werden. Zur Verbesserung der Erkennung könnte das Paket auch während der Bewegung von der Quell- zur Zielpalette noch um die z-Achse geschwenkt werden und damit auch die vierte Kante des Paketes sichtbar werden.
Eine auf einem Begleitfahrzeug mitgeführte Zielpalette ist auch als solche (also ohne Pakete) erkennbar, wenn entsprechend ausgebildete Bildverarbeitungsalgorithmen genutzt werden. Damit kann die Zielpalette auch relativ zum Kommissionierroboter lokalisiert werden und damit die Ablageposition eines auf der Zielpalette abzulegenden Paketes bestimmt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen

1 einen erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter mit horizontal ausgerichtetem 2D-Sensor vor einer Zielpalette in der Seitenansicht,
2 den erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter der 1 vor einer Quellpalette und einer Zielpalette in der Draufsicht,
3 eine Darstellung des Scanprozesses mit Höhenverstellung des 2D-Sensors,
4a bis 4c verschiedene Ausführungen von Laserscannern,
5 ein Diagramm zur Transformation der Sensordaten eines 2D-Sensors mit schräggestellter Abtastebene,
6 ein Diagramm zur Transformation der Sensordaten eines 2D-Sensors mit kegelmantelförmiger Abtastfläche,
7 einen erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter mit einem eine kegelmantelförmiger Abtastfläche erzeugenden 2D-Sensor vor einer Zielpalette in der Seitenansicht und
8 einen erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter mit 6-Achsen-Knickarm vor einer Quellpalette in der Seitenansicht.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer mobiler Kommissionierroboter R mit einem horizontal ausgerichtetem 2D-Sensor 10 vor einer Zielpalette 32 dargestellt. Die Zielpalette 32 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem Begleitfahrzeug 31 angeordnet. Auf der Zielpalette 32 sind Pakete 33 abgelegt. Es versteht sich, dass alternativ die Zielpalette 32 auch auf dem mobilen Kommissionierroboter R mitgeführt werden kann.
Der mobile Kommissionierroboter R weist einen Lasthandhabungsmanipulator M mit einer flachen Armkinematik nach dem so genannten Scara-Prinzip auf. Diese Bauform ist durch ein autonomes Fahrzeug 1 mit einem vertikal angeordneten Hubmast 2 und einem daran höhenverfahrbaren Schlitten 3 gekennzeichnet, an dem der Lasthandhabungsmanipulator M mit der flachen Armkinematik befestigt ist. Der Schlitten 3 ist mittels eines nicht näher dargestellten Hubantriebs an dem Hubmast anhebbar und absenkbar angeordnet. Der Hubmast 2 stellt die erste vertikale Achse i1 des Lasthandhabungsmanipulators M dar. Am Schlitten 3 ist über die Achse i2 das erste Armelement 4 der Armkinematik um eine vertikale Armgelenksdrehachse drehbar befestigt. An dem Armelement 4 ist über die Achse i3 das Armelement 5 um eine vertikale Armgelenksdrehachse drehbar befestigt. An dem Armelement 5 ist über Achse i4 das Armelement 6 um eine vertikale Armgelenksdrehachse drehbar befestigt. An dem Armelement 6 ist über Achse i5 das vorderste Armelement 7 um eine vertikale Armgelenksdrehachse drehbar befestigt. An dem Armelement 7 ist das Aufnahmewerkzeug 8 angeordnet. Das Aufnahmewerkzeug 8 ist im vorliegenden Beispiel als Vakuumgreifer ausgeführt, der Pakete 9 von oben greift.
Das Armelement 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als unterstes Armelement ausgebildet. Vertikal oberhalb des Armelements 4 ist das Armelement 5 angeordnet. Vertikal oberhalb des Armelements 5 ist das Armelement 6 angeordnet. Vertikal oberhalb des Armelements 6 ist das Armelement 7 angeordnet.
Erfindungsgemäß wird die Position am vorderen Ende des untersten Armelements 4 als Einbauposition für eine Umfeldsensorik genutzt. Für die Umfeldsensorik wird ein als 2D-Laserscanner, beispielsweise ein Lidar-Laser, ausgebildeter 2D-Sensor 10 verwendet.
In der 1 und weiteren Figuren ist ein Koordinatensystem dargestellt, bei dem die x-Achse eine horizontale Längsachse, beispielsweise die Fahrzeuglängsachse des Kommissionierroboters R oder die Längsachse eines Regalgangs eines Regals, die y-Achse eine horizontale Querachse, beispielsweise die Fahrzeugquerachse des Kommissionierroboters R oder die Querachse eines Regalgangs eines Regals, und die z-Achse eine vertikale Achse ist.
Im Betrieb fährt der mobile Kommissionierroboter R mit seinem Fahrzeug 1 zu einer in der 1 nicht dargestellten Quellpalette, um seine nächste Auftragsposition abzuarbeiten. Dabei ist der Lasthandhabungsmanipulator M in einer Ausgangsposition platzsparend in einer unteren Position am Hubmast 2 zusammengefaltet. An der Quellpalette angekommen, wird der Lasthandhabungsmanipulator M entfaltet und am Hubmast 2 nach oben gefahren, um den Greifvorgang eines Paketes von einer Quellpalette zu beginnen.
Durch vertikales Verfahren des Armelements 4 entlang des Hubmastes 2 entlang der vertikalen Achse z kann mit dem 2D-Sensor 10 eine 3D-Karte erstellt werden. Dazu werden in einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung D des mobilen Kommissionierroboters R zu jeder Sensorposition eines Hubhöhensensors H, mit dem die Hubhöhe des Lasthandhabungsmanipulators M gemessen wird, eine korrespondierende 2D-Karte des 2D-Sensors 10 abgespeichert. Idealerweise werden dabei Echtzeit-Systeme verwendet, um eine saubere Zuordnung der 2D-Daten des 2D-Sensors 10 zu den Höhensignalen des Hubhöhensensors H zu erhalten. Durch einmaliges Verfahren des 2D-Sensors 10 am Hubmast 2 kann somit ein komplettes 3D-Abbild der Umgebung erzeugt werden.
Die erzeugte 3D-Karte kann auch lagerichtig in ein Kommissionierroboter-Koordinatensystem umgerechnet werden, indem die bekannte Rotationsposition des Armelements 4 um die Achse i2 berücksichtigt wird. Die erzeugte 3D-Karte muss also entsprechend rotiert werden. Die Rotationsposition des Armelements 4 um die Achse i2 kann mit einem nicht näher dargestellten Sensor erfasst werden.
Die Abtastebene 11 des 2D-Sensors 10, also bei Verwendung eines Laserscanners die Scan-Ebene 11, ist in der 1 durch den eingezeichneten Strahl angedeutet. Die Scanebene 11 ist in der 1 horizontal ausgebildet, d.h. in der horizontalen xy-Ebene. Die Anbauposition des 2D-Sensors 10 am Armelement 4 wird in der Höhe so gewählt, dass die Abtastebene 11 unterhalb des Aufnahmewerkzeugs 8 hindurchschauen kann. Sobald ein Paket 9 mit dem Aufnahmewerkzeug 8 gegriffen ist, hängt das Paket 9 allerdings in der Abtastebene 11.
Die 2 zeigt den erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter R der 1 vor einer Quellpalette 40 und der Zielpalette 32 in der Draufsicht. Der 2D-Sensor 10 spannt eine Abtastebene 11 mit einem sensorabhängigen Öffnungswinkel von zum Beispiel 270° auf. Der Blindbereich des 2D-Sensors 10, also der Bereich der verbleibenden 90°, wird sinnvollerweise nach hinten zum Hubmast 2 hin ausgerichtet, da dieser Bereich nicht interessant ist. Die interessanten Bereiche sind links und rechts des Kommissionierroboters R, wo sich Regale mit Quellpaletten 40 befinden, und gerade nach vorne, wo sich die Zielpalette 32 befindet.
Die 3 zeigt eine Darstellung des Scanprozesses mit Höhenverstellung des 2D-Sensors 10 entlang der vertikalen Achse z.
In der oberen Abbildung der 3 ist das Starten des Scanprozesses in einer unteren Position des 2D-Sensors 10 dargestellt. Der in 3 ohne den Kommissionierroboter R dargestellte 2D-Sensor 10 befindet sich in einem Regalgang mit mehreren seitlich positionierten Quellpaletten 40, auf denen sich Pakete 41 befinden.
Die mittlere Abbildung der 3 zeigt die Situation, in der der 2D-Sensor 10 bereits entlang des Hubmastes 2 und somit der z-Achse etwas nach oben gefahren ist. Die Quellpalette 40 wurde schon abgescannt und erkannt. Die Identifikation der Quellpalette 40 ist durch Positionspfeile X dargestellt. Durch Berechnung von virtuellen Wänden um die Quellpalette 40 in der Datenverarbeitungseinrichtung des Kommissionierroboters lässt sich bereits der zugelassene Bewegungsbereich des Kommissionierroboters einschränken.
In der unteren Abbildung der 3 ist die Situation dargestellt, in der der 2D-Sensor 10 das oberste Paket 41 auf der Quellpalette 40 erkannt hat, so dass die Hubbewegung automatisch stoppt.
In den 4a bis 4c sind verschiedene Ausführungen von 2D-Laserscannern 10 dargestellt, die bei dem erfindungsgemäßen Kommissionierroboter R eingesetzt werden können.
Die 4a zeigt einen gerade am Armelement 4 angebaute 2D-Laserscanner 10, der eine horizontal ausgerichtete Scanebene 11 gemäß der 1 aufweist, die in der xy-Ebene liegt.
Die 4b zeigt einen 2D-Laserscanner 10, der ein schräg nach unten verlaufendes kegelförmiges Scanfeld 11 aufweist. Der Winkel β stellt die Neigung des kegelförmigen Scanfelds 11 zur horizontalen xy-Ebene dar.
Die 4c zeigt einen 2D-Laserscanner 10, der insgesamt schräg am Armelement 4 angeordnet ist, beispielsweise um die x-Achse gedreht ist, um eine um die x-Achse (Fahrzeuglängsachse oder Längsachse des Regalgangs) gedrehte, seitlich zum Kommissionierroboter R nach schräg unten geneigte Scanebene 11 zu erzielen. Der Winkel β stellt die Neigung der nach schräg unten geneigten Scanebene 11 zur horizontalen xy-Ebene dar.
Die in den 4a bis 4c dargestellten 2D-Laserscanner 10 funktionieren nach dem Prinzip eines rotierenden Spiegels 54. Eine Laserquelle 52 emittiert einen Laserstrahl 53, welcher durch einen Spiegel 54 abgelenkt wird, so dass ein aus dem Laserscanner 10 austretender Laserstrahl 55 entsteht, der die Umgebung abtastet. Der reflektierte Laserstrahl wird von einem nicht dargestellten Photodetektor detektiert, wobei über die Laufzeit auf die Entfernung geschlossen wird. Wird der Spiegel 54 durch einen Antrieb um die Achse 56 des Laserstrahls 53 rotiert, entsteht eine Scanebene 11. Bei den 2D-Laserscannern 10 der 4a und 4c ist eine plane Scanebene 11 vorgesehen und dementsprechend wird der Spiegel 54 in einem Anstellwinkel α von 45° zur Achse 56 des Laserstrahls 53 angestellt. Der Laserstrahl 53 wird um 90° abgelenkt und als Laserstrahl 55 aus dem Laserscanner 10 abgestrahlt.
Bei dem 2D-Laserscanner 10 der 4b ist der Anstellwinkel α des Spiegels 54 derart verändert, dass der Winkel zwischen Laserstrahl 53 und Laserstrahl 55 nicht mehr 90° beträgt, sondern größer als 90° ist. Der Anstellwinkel α ist hierzu größer als 45° ausgeführt. Damit entsteht bei Rotation des Spiegels 54 um die Achse 56 des Laserstrahls 53 eine kegelförmige Scan-Fläche 11. Im vorliegenden Anwendungsfall ist es vorteilhaft, den Anstellwinkel α so einzustellen, dass in der untersten Position des 2D-Laserscanners 10 (Ausgangsposition des Lasthandhabungsmanipulators M) noch die Quellpalette 40 sichtbar ist und damit aus der 3D-Punktewolke heraus identifiziert und lokalisiert werden kann.
Die 5 zeigt ein Diagramm zur Transformation der Sensordaten eines 2D-Laserscanners 10 mit schräggestellter Abtastebene gemäß der 4c. Im Falle eines schräg gestellten 2D-Sensors 10 gemäß der 4c erfolgt die Umrechnung in ein gerades Sensor-Koordinatensystem folgendermaßen:

Die gemessenen Werte werden im Koordinatensystem x', y', z' dargestellt, während die Transformation das Abbild der Umgebung unverzerrt im Koordinatensystem x, y, z darstellt. z und z' liegen übereinander (Verfahrrichtung des 2D-Sensors entlang des Hubmastes). x und x' liegen ebenfalls übereinander (Ganglängsrichtung im Warenlager beziehungsweise Kippachse des 2D-Sensors).

Der 2D-Sensor ist um den Winkel β geneigt am Armelement 4 angeordnet. Die Transformation lautet: $x = x'$
$y = y' * cos (β)$
$z = z'-y' * sin (β)$
Die 6 zeigt ein Diagramm zur Transformation der Sensordaten eines 2D-Laserscanners 10 mit kegelmantelförmiger Abtastebene gemäß der 4b. Im Fall der kegelmantelförmigen Scanfläche (gekippter Spiegel) gemäß der 4b erfolgt die Umrechnung in ein gerades Sensor-Koordinatensystem folgendermaßen:
Die Transformation erfolgt in einem Zylinderkoordinatensystem (Polarkoordinaten). Die gemessenen Werte werden im Koordinatensystem r', φ', z' dargestellt, während die Transformation das Abbild der Umgebung unverzerrt im Koordinatensystem r, φ, z darstellt. z und z' liegen übereinander (Verfahrrichtung des 2D-Sensors entlang des Hubmastes). Der Spiegel des 2D-Sensors ist so angestellt, dass die Scanfläche 11 allseitig um den Winkel β nach unten ausgerichtet ist. Die Transformation lautet: $r = r' * cos (β)$
$φ=φ'$
$z = z'-r' * sin (β)$
Mit beiden Transformationen aus 5 und 6 lässt sich die Manipulation (Schrägstellung des Laserscanners 20 gemäß 4c oder kegelmantelförmige Scanfläche 11 gemäß 4b) des 2D-Sensors gemäß der 4b, 4c zurückrechnen. Eine weitere Transformation erlaubt eine Überführung der Messdaten in ein Kommissionierroboter-Koordinatensystem. Dabei ist der Winkel von Achse i2 zu berücksichtigen.
Die 7 zeigt einen erfindungsgemäßen mobilen Kommissionierroboter R mit einem 2D-Laserscanner 10 gemäß der 4b, der eine nach schräg unten verlaufende kegelmantelförmige Scanfläche 11 aufweist, vor einer Zielpalette 32 in der Seitenansicht. Um die bezüglich Überwachung des Greifstatus des Paketes 9 und Relativposition des Pakets 9 zur Aufnahmewerkzeugposition beschriebenen Vorteile nutzen zu können, muss das mit dem Aufnahmewerkzeug aufgenommene Paket 9 während der Bewegung von der Quellpalette 40 zur Zielpalette 32 mit dem Lasthandhabungsmanipulator M in das Scanfeld 11 des 2D-Laserscanners 10 hineingefahren werden.
In der 8 ist ein erfindungsgemäßer mobiler Kommissionierroboter R mit einem als 6-Achsen-Knickarm-Roboterarm ausgebildeten Lasthandhabungsmanipulator M vor einer Quellpalette 40 in der Seitenansicht dargestellt. Auch damit lässt sich die vorliegende Erfindung kombinieren. Dabei ist der 2D-Sensor 10 am verfahrbaren Teil des Lasthandhabungsmanipulators M anzubringen, so dass durch die ohnehin nötige Bewegung des Lasthandhabungsmanipulators M auch mit einem 2D-Sensor 10 ein 3D-Abbild entsteht. Wenn innerhalb des Lasthandhabungsmanipulators M selbst eine Bewegung in z-Richtung möglich ist, so muss das Aufnahmewerkzeug 8 beziehungsweise das gegriffene Paket 9 gezielt in die Abtastebene 11 gefahren werden, um die bezüglich Überwachung des Greifstatus des Paketes 9 und Relativposition des Pakets 9 zur Aufnahmewerkzeugposition beschriebenen Vorteile nutzen zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017129468 A1 [0004]
DE 102017130577 A1 [0004]

Claims

Mobiler Kommissionierroboter (R) zur automatischen Kommissionierung von Objekten mit einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Lasthandhabungsmanipulator (M) mit einem Aufnahmewerkzeug (8) zur Aufnahme der Objekte und einem Hubhöhensensor (H) zur Messung der Hubhöhe des Lasthandhabungsmanipulators (M), dadurch gekennzeichnet, dass am Lasthandhabungsmanipulator (M) ein mit dem Lasthandhabungsmanipulator (M) in vertikaler Richtung (z) verfahrbarer, zweidimensional zeilenabtastender, 2D-Sensor (10) angeordnet ist, und der Hubhöhensensor (H) sowie der 2D-Sensor (10) mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung (D) in Wirkverbindung stehen, die dazu eingerichtet ist, aus den Sensordaten des Hubhöhensensors (H) und des 2D-Sensors (10) eine dreidimensionale 3D-Karte der Umgebung des Kommissionierroboters (R) zu erstellen.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasthandhabungsmanipulator (M) einen vertikal ausgerichteten Hubmast (2) und einen daran höhenbeweglich angebrachten, horizontal ausgerichteten Roboterarm mit mehreren vom Hubmast (2) ausgehend aneinander gereihten Armelementen (4, 5, 6, 7) mit aufsteigender Nummerierung aufweist, welche über Armgelenke (i2, i3, i4, i5) mit vertikalen Armgelenksdrehachsen verfügen, wobei das letzte am äußeren Reihenende angeordnete Armelement (7) mit dem Aufnahmewerkzeug (8) verbunden ist, und der 2D-Sensor (10) am ersten, hubmastnahen Armelement (4) angeordnet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) am hubmastfernen Ende des ersten Armelements (4) angeordnet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das Armelement (4, 5, 6, 7) mit der nachfolgenden Nummerierung in vertikaler Richtung (z) oberhalb des Armelements (4, 5, 6, 7) mit der vorhergehenden Nummerierung angeordnet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasthandhabungsmanipulator (M) einen 6-Achsen-Roboterarm umfasst, wobei das Aufnahmewerkzeug (8) am offenen Ende des Roboterarms angeordnet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) in Richtung auf das Aufnahmewerkzeug (8) ausgerichtet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) eine Abtastebene (11) mit einem Öffnungswinkel von mindestens 180°, insbesondere 250° bis 300°, aufspannt.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastebene (11) horizontal ausgerichtet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastebene (11) gegen die Horizontale nach unten geneigt ausgerichtet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) eine kegelmantelförmige Abtastfläche aufspannt.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) als Laserscanner (10) ausgebildet ist.
Mobiler Kommissionierroboter (R) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserscanner (10) einen rotierenden Spiegel (54) aufweist, dessen Anstellwinkel (α) so einstellbar ist, dass eine kegelmantelförmige Abtastfläche aufgespannt wird.
Verfahren zum Betreiben eines mobilen Kommissionierroboters (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Sensor (10) mit dem Lasthandhabungsmanipulator (M) vertikal verfahren wird und in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) jeder mittels des Hubhöhensensors (H) gemessenen Hubhöhe eine korrespondierende 2D-Karte aus den Sensordaten des 2D-Sensors (10) zugeordnet wird und aus den 2D-Karten ein dreidimensionales Abbild der Umgebung des Kommissionierroboters (R) als 3D-Karte erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die vom 2D-Sensor (10) bei Drehung des Lasthandhabungsmanipulators (M) um die vertikale Achse (i2) erzeugte 3D-Karte mittels eines in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) gespeicherten Berechnungsprogramms durch Drehung um den Drehwinkel des Lasthandhabungsmanipulators (M) in ein Koordinatensystem des Kommissionierroboters (R) umgerechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vom 2D-Sensor (10) mit geneigter oder schräggestellter Abtastebene (11) oder kegelmantelförmiger Abtastfläche erzeugte 3D-Karte mittels eines in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) gespeicherten Berechnungsprogramms durch Transformation in ein horizontales 2D-Sensor-Koordinatensystem umgerechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) eine Bildverarbeitung durchgeführt wird, mit der Veränderungen in der Umgebung des Kommissionierroboters (R), insbesondere Kollisionsgefahren, Veränderungen von Stapelmustern und Stapelhöhen von Objekten auf Quell- oder Zielpaletten (40; 32), und Veränderungen im Bearbeitungsstatus in Echtzeit erkannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) eine Bildverarbeitung durchgeführt wird, mit der Quell- und/oder Zielpaletten (40; 32) erkannt und lokalisiert werden und daraus ein für den Lasthandhabungsmanipulator (M) erlaubter Bewegungsraum oberhalb der Quell- und/oder Zielpaletten (40; 32) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wissen über die Quellpalette (40) aus der erzeugten 3D-Karte das höchste Paket (41) auf der Quellpalette (40) ermittelt wird und eine Zielhubhöhe zum Verfahren des Lasthandhabungsmanipulators (M) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) eine Bildverarbeitung durchgeführt wird, mit der die Position eines mit dem Lasthandhabungsmanipulator (M) aufgenommenen Paketes (9) ermittelt wird und mit der Aufnahmewerkzeugposition verglichen wird, wobei die beim Aufnahmeprozess des Paketes (9) entstandene Abweichung zwischen aufgenommenem Paket (9) und Aufnahmewerkzeugposition ermittelt wird und diese Abweichung beim Ablageprozess des Paketes (9) auf der Zielpalette (32) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung (D) eine Bildverarbeitung durchgeführt wird, mit der das Ablagemuster auf der Zielpalette (32) vermessen wird und mit einem errechneten Packmuster verglichen wird, wobei eine Abweichung zwischen vermessenem Packmuster und errechnetem Packmuster ermittelt wird und diese Abweichung beim Ablageprozess des Paketes (9) auf der Zielpalette (32) berücksichtigt wird.